CN109509578A - 一种分布式光伏电缆及制作方法 - Google Patents

一种分布式光伏电缆及制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种分布式光伏电缆及制作方法，属于电缆技术领域。技术方案是：铜导体（1）外依次挤包105℃PVC绝缘层（2）和尼龙护套（3），铜导体（1）、105℃PVC绝缘层（2）和尼龙护套（3）组成绝缘线芯，绝缘线芯有两根，平行排列，90℃高阻燃耐低温耐油PVC护套（4）挤包在两根绝缘线芯外部。本发明的有益效果是：减小了电缆外径，提高了导体的圆整度，节约了电缆成本，提高了电缆的防老化性能，产品性能优异，提高了电缆的使用寿命。

Description

一种分布式光伏电缆及制作方法
技术领域
本发明涉及一种分布式光伏电缆及制作方法，属于电缆技术领域。
背景技术
分布式光伏发电系统，又称分散式发电或分布式供能，是指在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发电供电系统，以满足特定用户的需求，支持现存配电网的经济运行，或者同时满足这两个方面的要求。应用最为广泛的分布式光伏供电系统，是建在城市建筑物屋顶，通过分布式光伏发电系统产生直流电，经逆变器转为标准的交流电源，为使用电器提供电能，且可并网。
目前，涉及光伏电缆标准有TUV Pfg 1169、欧盟EN50618、美国UL4703,日本JCS4717, 传统的光伏电缆系统是将太阳能电池组件阵列输出的电能，通过光伏电缆传输到直流配电柜，而分布式光伏供电系统需要将直流配电柜的直流电，通过并网逆变器逆变成交流电供给建筑用户本身，这一部分电能的传输用电缆目前没有国家或国际标准，大都采用普通电缆替代，由于需要连接逆变器及交流配电柜，接近建筑房屋本身，所以对电缆的阻燃、耐低温、耐日光、耐油污、防水、防鼠蚁等性能要求较高，传统的电缆使用寿命往往较短。
发明内容
本发明目的是提供一种分布式光伏电缆及制作方法，通过采用复合导体绞合，减小了电缆外径，提高了导体的圆整度，节约了电缆成本，绝缘采用105℃PVC绝缘，在保证绝缘电气性能的基础上，提高了电缆的耐温等级，挤包耐热尼龙护套，增加了绝缘线芯的防水、防白蚁性能，提高了电缆的防老化性能，采用全挤压方式挤出护套，合理设计挤出模具和挤出压力，护套与绝缘线芯不粘连，护套采用90℃高阻燃耐低温耐油PVC护套，阻燃耐低温耐油性能好，抗拉强度和伸长率大，使用寿命长，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：一种分布式光伏电缆，包含铜导体、105℃PVC绝缘层、尼龙护套和90℃高阻燃耐低温耐油PVC护套，所述铜导体外依次挤包105℃PVC绝缘层和尼龙护套，铜导体、105℃PVC绝缘层和尼龙护套组成绝缘线芯，绝缘线芯有两根，平行排列，90℃高阻燃耐低温耐油PVC护套挤包在两根绝缘线芯外部；铜导体由13根Φ（直径）0.41mm（毫米）铜丝和6根Φ0.30mm铜丝绞合组成，其中7根Φ0.41mm铜丝同心绞合设置在内层，6根Φ0.41mm铜丝和6根Φ0.30mm铜丝以同心的方式间隔绞合设置在外层。
所述105℃PVC绝缘层的配方为PVC树脂80-100份、偏苯三酸三辛酯40-60份、低分子聚乙烯蜡0.5-1.5份、钙锌稳定剂5-15份和三氧化二锑5-15份，上述份数为重量份。
所述尼龙护套的材质为进口帝斯曼尼龙料。
所述90℃高阻燃耐低温耐油PVC护套的配方为PVC树脂 40-70份、耐寒增塑剂15-25份、耐油增塑剂5-10份、氯磺化聚乙烯20-40份、抗氧剂1-10份、阻燃剂10-15份、硫化剂10-20份、填充剂10-20份和偶联剂5-10份，上述份数为重量份。
一种分布式光伏电缆的制作方法，包含以下步骤：（1）先将7根直径为Φ0.41mm的铜丝同心绞合在一起，然后以同样的绞合方式将6根Φ0.41mm和6根Φ0.30mm 的铜丝以同心的方式间隔绞合在一起组成绞合导体；（2）两台挤出机主机平行排列，间隔3-5米排列，两台挤出机共用一套收放线装置，绞合导体先经过第一台挤出机挤出PVC绝缘层，绝缘挤出温度从机颈、机身、机头温度依次为：一区：135-140℃、二区：155-160℃、三区：160-165℃、四区：165-170℃、五区：170-175℃、六区：175-180℃、七区：175-180℃；（3）挤出后的PVC绝缘层不经冷却直接进入到第二台尼龙挤出机，尼龙护套挤出温度从机颈、机身、机头温度依次为：一区：210-220℃、二区：220-230℃、三区：230-240℃、四区：230-240℃、五区：230-240℃、六区：230-240℃、七区：230-240℃；（4）采用全挤压方式挤出护套，护套挤出采用扁平护套模具，设计外模结构尺寸，为了保证护套和绝缘线芯的剥离力60-80N,设计外模成径区长度为6-8mm。
所述尼龙料进入挤出机主机前，提前进行烘料处理（4-5h,100℃），同时进行温水（50℃）和冷水分段冷却。
在挤尼龙时在挤出机机头前增加了抽真空装置。
本发明的有益效果是：设计复合导体绞合，减小了电缆外径，提高了导体的圆整度，节约了电缆成本；绝缘采用105℃PVC绝缘，在保证绝缘电气性能的基础上，提高了电缆的耐温等级，绝缘抗张强度≥13.8MPA,断裂伸长率≥150%；PVC绝缘线芯为挤包耐热尼龙护套，增加了绝缘线芯的防水、防白蚁性能，提高了电缆的防老化性能；采用全挤压方式挤出护套，设计挤出模具和挤出压力，护套与绝缘线芯不粘连，绝缘线芯和护套的剥离力≥60N；护套采用90℃高阻燃耐低温耐油PVC护套，成品护套电缆，阻燃可以通过FT4垂直托架燃烧试验，耐低温可以经受-40℃低温冲击试验不开裂，耐油可以经受100℃, 4天后，抗拉强度和伸长率在日照后仍能保持老化前的50%。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的铜导体结构示意图；
图3是本发明的90℃高阻燃耐低温耐油PVC护套挤出外模示意图；
图4是图3的剖视图；
图中：铜导体1、105℃PVC绝缘层2、尼龙护套3、90℃高阻燃耐低温耐油PVC护套4、Φ0.41mm铜丝11、Φ0.30mm铜丝12。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明技术方案作进一步详细的说明。
一种分布式光伏电缆，包含铜导体1、105℃PVC绝缘层2、尼龙护套3和90℃高阻燃耐低温耐油PVC护套4，所述铜导体1外依次挤包105℃PVC绝缘层2和尼龙护套3，铜导体1、105℃PVC绝缘层2和尼龙护套3组成绝缘线芯，绝缘线芯有两根，平行排列，90℃高阻燃耐低温耐油PVC护套4挤包在两根绝缘线芯外部；铜导体1由13根Φ0.41mm铜丝11和6根Φ0.30mm铜丝12绞合组成，其中7根Φ0.41mm铜丝11同心绞合设置在内层，6根Φ0.41mm铜丝11和6根Φ0.30mm铜丝12以同心的方式间隔绞合设置在外层。
所述105℃PVC绝缘层2的配方为PVC树脂80-100份、偏苯三酸三辛酯40-60份、低分子聚乙烯蜡0.5-1.5份、钙锌稳定剂5-15份和三氧化二锑5-15份，上述份数为重量份。
所述尼龙护套3的材质为进口帝斯曼尼龙料。
所述90℃高阻燃耐低温耐油PVC护套4的配方为PVC树脂 40-70份、耐寒增塑剂15-25份、耐油增塑剂5-10份、氯磺化聚乙烯20-40份、抗氧剂1-10份、阻燃剂10-15份、硫化剂10-20份、填充剂10-20份和偶联剂5-10份，上述份数为重量份。
一种分布式光伏电缆的制作方法，包含以下步骤：（1）先将7根直径为Φ0.41mm的铜丝同心绞合在一起，然后以同样的绞合方式将6根Φ0.41mm铜丝和6根Φ0.30mm铜丝以同心的方式间隔绞合在一起组成绞合导体；（2）两台挤出机主机平行排列，间隔3-5米排列，两台挤出机共用一套收放线装置，绞合导体先经过第一台挤出机挤出PVC绝缘层，绝缘挤出温度从机颈、机身、机头温度依次为：一区：135-140℃、二区：155-160℃、三区：160-165℃、四区：165-170℃、五区：170-175℃、六区：175-180℃、七区：175-180℃；（3）挤出后的PVC绝缘层不经冷却直接进入到第二台尼龙挤出机，尼龙护套挤出温度从机颈、机身、机头温度依次为：一区：210-220℃、二区：220-230℃、三区：230-240℃、四区：230-240℃、五区：230-240℃、六区：230-240℃、七区：230-240℃；（4）采用全挤压方式挤出护套，护套挤出采用扁平护套模具，设计外模结构尺寸，为了保证护套和绝缘线芯的剥离力60-80N,设计外模成径区长度为6-8mm。
所述尼龙料进入挤出机主机前，提前进行烘料处理（4-5h,100℃），同时进行温水（50℃）和冷水分段冷却。
在挤尼龙时在挤出机机头前增加了抽真空装置。
在实际应用中，所述发明产品规格以2*12AWG为例：
铜导体由13根Ø0.41mm（ØD）铜导体和6根Ø0.30mm（Ød）无氧铜丝绞合，具体实施方案是先将7根直径为Φ0.41mm的铜丝同心绞合在一起，然后以同样的绞合方式将6根Φ0.41mm铜丝和6根Φ0.30mm铜丝以同心的方式间隔绞合在一起。
所述绝缘层采用UL PVC绝缘料，该材料具有很好的机械性能、绝缘电阻、老化性能、耐油性能、耐日光性能等。抗拉强度≥13.8MPa,断裂伸长率≥150%； 136℃ 7天老化后抗拉强度≥老化前的75%，断裂伸长率≥老化前的65%；浸油老化后：100℃ 4天，抗拉强度≥老化前的50%，断裂伸长率≥老化前的50%；耐日光老化后：720小时，抗拉强度≥老化前的80%，断裂伸长率≥老化前的80%；该产品绝缘线芯可以经受VW-1垂直燃烧试验。
所述尼龙采用进口帝斯曼尼龙料，具有一般尼龙材料没有的耐热稳定性，可以通过720h耐UV的测试，大大提高了电缆的防老化性能。
所述PVC绝缘挤包在绞合导体表面，所述尼龙护套挤包在PVC绝缘表面，PVC绝缘和尼龙采用串挤方式挤出，即两台挤出机主机平行排列，间隔3-5米排列，两台挤出机共用一套收放线装置，绞合导体先经过第一台挤出机挤出PVC绝缘，绝缘挤出温度从机颈、机身、机头温度依次为：一区：135-140℃、二区：155-160℃、三区：160-165℃、四区：165-170℃、五区：170-175℃、六区：175-180℃、七区：175-180℃；
挤出后的PVC绝缘不经冷却直接进入到第二台尼龙挤出机，由于帝斯曼尼龙材料属于极性材料，具有亲水基因，容易受潮，本产品尼龙料进入挤出机主机前，提前进行烘料处理（4-5h,100℃），同时进行温水（50℃）和冷水分段冷却，使挤出后的尼龙材料迅速吸水饱和和冷却，提高尼龙料的柔韧性，避免尼龙线芯上轴后由于弯曲而发生开裂的问题，同时，该产品为了挤出表面质量，在挤尼龙时在挤出机机头前增加了抽真空装置，避免了尼龙表面出现气泡，同时增加了尼龙挤出的稳定性。尼龙挤出温度从机颈、机身、机头温度依次为：一区：210-220℃、二区：220-230℃、三区：230-240℃、四区：230-240℃、五区：230-240℃、六区：230-240℃、七区：230-240℃；
所述护套层采用UL PVC护套料，该护套料由下列重量份的原料制成：PVC树脂 40-70份、耐寒增塑剂15-25份、耐油增塑剂5-10份、氯磺化聚乙烯20-40份、抗氧剂1-10份、阻燃剂10-15份、硫化剂10-20份、填充剂10-20份、偶联剂5-10份。该护套材料具有优异的耐低温、耐油、阻燃性能，可以经受-40℃ UL低温冲击试验, 浸油老化后：100℃ 4天，抗拉强度≥老化前的50%，断裂伸长率≥老化前的50%；耐日光老化后：720小时，抗拉强度≥老化前的80%，断裂伸长率≥老化前的80%；护套氧指数≥32，成品电缆可通过UL FT4大型垂直托架燃烧试验。
所述护套挤出采用扁平护套模具，设计外模结构尺寸，为了保证护套和绝缘线芯的剥离力60-80N,设计外模成径区长度为6-8mm。
这种耐低温耐油阻燃分布式光伏电缆，铜导体采用复合导体绞合而成，减小了电缆外径，提高了导体的圆整度，节约了电缆成本；铜导体外挤包105℃PVC绝缘层2和尼龙护套3，提高了电缆的防老化性能；两根绝缘线芯平行排列，平行排列的绝缘线芯外挤包90℃高阻燃耐低温耐油PVC护套4，产品性能优异，提高了电缆的使用寿命。

Claims (7)

1.一种分布式光伏电缆，其特征在于：包含铜导体（1）、105℃PVC绝缘层（2）、尼龙护套（3）和90℃高阻燃耐低温耐油PVC护套（4），所述铜导体（1）外依次挤包105℃PVC绝缘层（2）和尼龙护套（3），铜导体（1）、105℃PVC绝缘层（2）和尼龙护套（3）组成绝缘线芯，绝缘线芯有两根，平行排列，90℃高阻燃耐低温耐油PVC护套（4）挤包在两根绝缘线芯外部；铜导体（1）由13根Φ0.41mm铜丝（11）和6根Φ0.30mm铜丝（12）绞合组成，其中7根Φ0.41mm铜丝（11）同心绞合设置在内层，6根Φ0.41mm铜丝（11）和6根Φ0.30mm铜丝（12）以同心的方式间隔绞合设置在外层。
2.根据权利要求1所述的一种分布式光伏电缆，其特征在于：所述105℃PVC绝缘层（2）的配方为PVC树脂80-100份、偏苯三酸三辛酯40-60份、低分子聚乙烯蜡0.5-1.5份、钙锌稳定剂5-15份和三氧化二锑5-15份，上述份数为重量份。
3.根据权利要求1所述的一种分布式光伏电缆，其特征在于：所述尼龙护套（3）的材质为帝斯曼尼龙料。
4.根据权利要求1所述的一种分布式光伏电缆，其特征在于：所述90℃高阻燃耐低温耐油PVC护套（4）的配方为PVC树脂 40-70份、耐寒增塑剂15-25份、耐油增塑剂5-10份、氯磺化聚乙烯20-40份、抗氧剂1-10份、阻燃剂10-15份、硫化剂10-20份、填充剂10-20份和偶联剂5-10份，上述份数为重量份。
5.一种分布式光伏电缆的制作方法，其特征在于包含以下步骤：（1）先将7根直径为Φ0.41mm的铜丝同心绞合在一起，然后以同样的绞合方式将6根Φ0.41mm铜丝和6根Φ0.30mm铜丝以同心的方式间隔绞合在一起组成绞合导体；（2）两台挤出机主机平行排列，间隔3-5米排列，两台挤出机共用一套收放线装置，绞合导体先经过第一台挤出机挤出PVC绝缘层，绝缘挤出温度从机颈、机身、机头温度依次为：一区：135-140℃、二区：155-160℃、三区：160-165℃、四区：165-170℃、五区：170-175℃、六区：175-180℃、七区：175-180℃；（3）挤出后的PVC绝缘层不经冷却直接进入到第二台尼龙挤出机，尼龙护套挤出温度从机颈、机身、机头温度依次为：一区：210-220℃、二区：220-230℃、三区：230-240℃、四区：230-240℃、五区：230-240℃、六区：230-240℃、七区：230-240℃；（4）采用全挤压方式挤出护套，护套挤出采用扁平护套模具，设计外模结构尺寸，为了保证护套和绝缘线芯的剥离力60-80N,设计外模成径区长度为6-8mm。
6.根据权利要求5所述的一种分布式光伏电缆的制作方法，其特征在于：所述步骤（3）中，尼龙料进入挤出机主机前，提前进行烘料处理4-5h,100℃，同时进行温水50℃和冷水分段冷却。
7.根据权利要求5所述的一种分布式光伏电缆的制作方法，其特征在于：所述步骤（3）中，在挤尼龙时在挤出机机头前增加了抽真空装置。
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